Теория:
Механизмы, такие как рычаги, блоки, наклонные плоскости и другие, помогают выполнять работу,
Простейшие механизмы. Рычаг
Можно ли поднять земной шар?
Выдающийся древнегреческий учёный Архимед более \(2000\) лет назад ответил примерно так:
Дайте мне точку опоры, и я подниму земной шар.
Простейшим механизмом, при помощи которого можно поднять тяжёлые предметы, является рычаг.
Точка опоры перекладину рычага делит на два плеча рычага.
Точка опоры может быть расположена между плечами рычага (\(1\)) или по одну сторону от плеч рычага (\(2\)).
Рис. \(1\). Изображение рычага в двух вариантах расположения точки опоры
Рычаг находится в равновесии, если произведение силы на плечо по обе стороны опоры одинаково:
.
Из условия равновесия рычага следует, что если рычаг находится в равновесии, тогда приложенные силы обратно пропорциональны длине плеч рычага:
.
Рис. \(2\). Изображение рычага в равновесном состоянии
Используя рычаг, можно поднимать тяжёлые предметы, уменьшив силу, которую нужно приложить. Однако, чтобы уменьшить силу, приходится увеличивать расстояние, на котором она действует. Таким образом, произведение силы и расстояния остаётся постоянным, то есть работа сохраняется. Золотое правило механики объясняет, как механизмы помогают людям уменьшить силу для выполнения работы. Они не снижают общую работу, но делают выполнение задачи удобнее и эффективнее, увеличивая путь действия силы.
Это называется золотым правилом механики.
Никакой механизм не позволяет выиграть в работе, но он даёт возможность уменьшить силу, увеличив путь её приложения.
В обиходе часто используют рычаги. Например, ножницы, плоскогубцы, лопата, тачка являются примером использования рычагов.
Рис. \(3\). Изображение плоскогубцев
Источники:
Рис. 1. Изображение рычага в двух вариантах расположения точки опоры. © ЯКласс.
Рис. 2. Изображение рычага в равновесном состоянии. © ЯКласс.
Рис. 3. Изображение плоскогубцев. © ЯКласс.